CN106040989B - 发动机气缸盖砂芯的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机气缸盖砂芯的制备工艺，包括步骤：(1)原料准备；(2)采用3D打印机打印型砂件；(3)将型砂件进行烘干和烧结，制成气缸盖砂芯。本发明发动机气缸盖砂芯的制备工艺，采用3D打印技术制备气缸盖砂芯，制备周期短，提高生产效率和产品质量，降低劳动强度和生产成本。
Description
技术领域
本发明属于发动机气缸盖技术领域，具体地说，本发明涉及一种发动机气缸盖砂芯的制备工艺。
背景技术
发动机气缸盖结构复杂，壁厚不均，壁厚差异大，热节多，而气缸盖的力学性能、气密性要求却又很高，导致气缸盖毛坯生产的难度增大。热芯砂具有水汽含量低，溃散性好的优点，可以避免由于水汽导致气缸盖气孔增加的弊端，因此热芯砂在气缸盖中应用的广泛。
在批量生产中，热芯砂制备方法为采用射芯机或壳芯机制备气缸盖的砂芯，在这个过程中需要配置成型磨具，因此批量生产砂芯的方法在产品开发阶段并不占优势，热芯砂砂芯的制备周期过长，模具成本高，人工成本高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种发动机气缸盖砂芯的制备工艺，目的是缩短气缸盖砂芯的制备周期。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：发动机气缸盖砂芯的制备工艺，包括步骤：
(1)原料准备；
(2)采用3D打印机打印型砂件；
(3)将型砂件进行烘干和烧结，制成气缸盖砂芯。
在步骤(1)中，采用粒度在100-120目之间的覆膜砂作为制备砂芯的原料。
所述覆膜砂的颗粒形状为球型。
对型砂件进行烘干和烧结时，包括步骤：
(3.1)将砂型件放入烘干炉中，随炉升温至105-125℃，升温时间为45分钟；
(3.2)在105-125℃保温30-60分钟；
(3.3)120℃升温至230-240℃，升温时间为5-10分钟；
(3.4)在230-240℃保温35秒至1分钟；
(3.5)冷却，出炉。
在步骤(3.2)中，保温时间为30分钟。
在步骤(3.3)中，升温时间为5分钟。
在步骤(3.4)中，保温时间为35秒。
本发明发动机气缸盖砂芯的制备工艺，采用3D打印技术制备气缸盖砂芯，制备周期短，提高生产效率和产品质量，降低劳动强度和生产成本。
具体实施方式
下面对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明提供了一种发动机气缸盖砂芯的制备工艺，包括如下的步骤：
(1)原料准备；
(2)采用3D打印机打印型砂件；
(3)将型砂件进行烘干和烧结，制成气缸盖砂芯。
具体地说，在步骤(1)中，采用粒度在100-120目之间的覆膜砂作为3D打印砂芯的原料，这个目数的覆膜砂可以获得细致均匀的外表面质量，对气缸盖的内壁光洁度有较好的作用。覆膜砂的颗粒形状为球型或近球型，流动性良 好。球型的覆膜砂颗粒形状有助于3D打印时的铺砂平整度、铺砂顺畅度。
3D打印机使用的粘结剂的挥发温度为100℃左右，这个温度接近覆膜砂的烧结温度，避免粘结剂挥发时砂芯溃散的发生。
在步骤(2)中，采用基于3DP(三维印刷)工艺的3D打印机打印型砂件，将气缸盖砂芯的模型文件导入3D打印机中，3D打印机根据模型文件打印出型砂件。在打印过程中，型砂件的切片每层厚度为0.5-1mm，将型砂件中面积最大的一面作为切片面，悬空位置设置支承。3D打印机打印的型砂件不会发生翘曲，面积最大的一面作为切片及作为底面不会影响产品的质量，因此，最大面作为切片面可以降低打印时的铺砂时间，提高生产效率。切片厚度设置为0.5-1mm，一方面可以保证粘结剂的渗透至下层，同时又不会导致粘结剂渗透不均匀，导致烘干阶段的局部粘结剂发泡。
在型砂件打印完成后，对型砂件进行烘干和烧结，烘干和烧结过程包括如下的步骤：
(3.1)将砂型件放入烘干炉中，随炉升温至105-125℃，升温时间为45分钟；
(3.2)在105-125℃保温30-60分钟；
(3.3)120℃升温至230-240℃，升温时间为5-10分钟；
(3.4)在230-240℃保温35秒至1分钟；
(3.5)冷却，出炉，制成气缸盖砂芯。
第1阶段，即步骤(3.1)中，升温到120±5℃，有利于3D打印粘结剂的挥发；升温时间为45分钟，可以避免打印件升温速度过快导致粘结剂发泡，甚至导致粘结剂发泡将型砂鼓破。
第2阶段，即步骤(3.2)，120±5℃的温度略高于粘结剂的挥发温度，保温 时间设置为30分钟至1小时，可以让粘结剂充分挥发，避免残留粘结剂对铸件的影响，具体保温时间根据工件的壁厚确定，保温30分钟至1小时适合针对铝合金气缸盖的水道芯、油道芯、进出气道芯等种类砂芯的打印件。
第3阶段，即步骤(3.3)中，升温至235±5℃形成覆膜砂固结成型，覆膜砂固结温度为235℃；为了提高烧结效率，以较快速度升温至砂芯固结温度，升温时间设置为5-10分钟。
第4阶段，即步骤(3.4)中，由于砂芯只需要外表面1cm厚的具有充分的固结层，因此保温时间可以较短。
烘干和烧结后，检测烧结好的砂芯质量，强度合格、表面没有损坏的为合格产生。对于外观表面有不影响使用性能的少量的缺陷的工件，采用铸造保温醇膏进行修复，将损坏位置进行填平。
实施例一
本发明提供了一种发动机气缸盖砂芯的制备工艺，包括如下的步骤：
(1)原料准备：
采用粒度在100-120目之间的覆膜砂作为3D打印型砂的原料；
(2)采用3D打印机打印型砂件；
(3)将型砂件进行烘干和烧结，制成气缸盖砂芯：
(3.1)将砂型件放入烘干炉中，随炉升温至105-125℃，升温时间为45分钟；
(3.2)在105-125℃保温30分钟；
(3.3)120℃升温至230-240℃，升温时间为5分钟；
(3.4)在230-240℃保温35秒；
(3.5)冷却，出炉，制成气缸盖砂芯。
以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.发动机气缸盖砂芯的制备工艺，其特征在于，包括步骤：
（1）原料准备；
（2）采用3D打印机打印型砂件；
（3）将型砂件进行烘干和烧结，制成气缸盖砂芯；
其中，在步骤（1）中，采用粒度在100-120目之间的覆膜砂作为制备砂芯的原料；
对型砂件进行烘干和烧结时，包括步骤：
（3.1）将砂型件放入烘干炉中，随炉升温至105-125℃，升温时间为45分钟；
（3.2）在105-125℃保温30-60分钟；
（3.3）120℃升温至230-240℃，升温时间为5-10分钟；
（3.4）在230-240℃保温35秒至1分钟；
（3.5）冷却，出炉。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸盖砂芯的制备工艺，其特征在于，所述覆膜砂的颗粒形状为球型。
3.根据权利要求1所述的发动机气缸盖砂芯的制备工艺，其特征在于，在步骤（3.2）中，保温时间为30分钟。
4.根据权利要求1所述的发动机气缸盖砂芯的制备工艺，其特征在于，在步骤（3.3）中，升温时间为5分钟。
5.根据权利要求1所述的发动机气缸盖砂芯的制备工艺，其特征在于，在步骤（3.4）中，保温时间为35秒。
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